Гидрообъёмные передачи: курим понятие — Гибридная феноменология бронетехники — LiveJournal

В одной из недавних статей на примере Tiger (P) Typ 102 я уже описывал принципы работы гидродинамических передач, то есть гидромуфт и гидротрансформаторов. Кроме того, в танкостроении и в гусеничной технике вообще используются и гидростатические передачи, нередко их называют гидрообъёмными (сокращённо ГОП). У них другой принцип действия, свои области применения и так далее. Проблема в том, что в английской терминологии все они называются hydraulic transmission. Из-за этого некоторые темы в танкостроении обросли выдумками и откровенной ерундой. Например, в некоторых статьях авторы на полном серьёзе пишут, что Tiger (P) Typ 102 был оснащён гидрообъёмным приводом для каждой гусеницы. А тут уж есть где фантазии разгуляться. Мол, на экспериментальном Pz.Kpfw.IV гидрообъёмная трансмиссия работала ненадёжно, так что и Тигр с аналогичной конструкцией был обречён.

В этой статье я расскажу о принципах работы гидрообъёмных передач, об их достоинствах и недостатках, а в следующий раз рассмотрю конкретные реализации в танковых трансмиссиях.
ГОППБДПВ:

Но сперва дурацкая аналогия, поясняющая суть. Представьте себе стоящий на полу шкаф, вам нужно его сдвинуть с помощью бревна. Вы можете сделать это двумя способами. Первый — кидать в него бревно, ведь с каждым ударом шкаф будет сдвигаться. Вы поднимаете бревно, кидаете его в шкаф, затем снова поднимаете, кидаете и так далее. Второй способ — упереться бревном в шкаф и толкать его силой давления. Первый способ — это гидродинамическая передача: насосное колесо своими лопастями «кидает» молекулы жидкости на турбинное колесо. Второй способ — гидростатическая (она же гидрообъёмная) передача. С двигателем соединён гидравлический насос, который создаёт давление в контуре и вращает вал гидравлического мотора. Очевидно, хотя все они называются hydraulic transmission, это совершенно разные способы передачи мощности, каждый со своими особенностями и областями применения.

Типы насосов и моторов
Прежде всего разберёмся с тем, как работает гидронасос. Первое, что приходит в голову — это поршень с кривошипно-шатунным механизмом:

Работать такая штука, конечно, будет, но совсем не так, как нам нужно. Во-первых, давление в контуре пульсирует, то уменьшаясь, то возрастая, потому что в мёртвых точках поршень не прокачивает жидкость. Во-вторых, нужно ещё придумать, как регулировать насос, изменяя скорость. Для решения этих проблем были созданы аксиально-поршневые насосы. В них есть вращающийся барабан с несколькими поршнями, параллельными оси вращения, отсюда и название.

Штоки поршней крепятся на вращающейся с ними шайбе. Когда шайба находится под прямым углом, то поршни не совершают ход, объёмы жидкости в цилиндрах не изменяются и насос не работает. Если шайбу наклонить, то при вращении барабана поршни будут совершать ход, изменяя объёмы цилиндров, а жидкость в контуре начнёт протекать под давлением. Таким образом, от угла наклона шайбы зависит объём перекачиваемой жидкости и, соответственно, скорость вала гидромотора.

В реальной конструкции поршней и цилиндров намного больше. Посмотреть, как это работает, можно на довольно наглядном видео:

Кроме аксиально-поршневых есть радиально-поршневые насосы. В них поршни (или плунжеры на радиально-плунжерных насосах) располагаются не параллельно, а перпендикулярно к оси вращения вала. Реализаций у радиальных насосов множество, поэтому приведём несколько примеров.

Вот схема радиального насоса с неподвижными цилиндрами и эксцентриком:

Ось эксцентрика смещена от ос оси вала, поэтому при вращении эксцентрик вжимает одни поршни и отжимает другие. За счёт этого и происходит прокачка жидкости.

Другой вариант с вращающимися поршнями:

Ротор представляет собой барабан с поршнями, в центральной части которого есть две камеры высокого и низкого давления. Картер статора по оси смещён относительно ротора, поэтому при вращении вала поршни то сжимают, то отжимают пружины, соответственно изменяя объём цилиндров. За счёт этого и создаётся давление в контуре. Более наглядная схема:

Есть и другой вариант:

Наглядное видео с объяснением работы радиально-поршневых насосов:

Для регулировки объёма прокачиваемой жидкости и скорости вращения гидромотора нам нужно изменять положение оси эксцентрика относительно оси вращения вала. Это можно сделать смещением статора, как на схеме ниже, или смещения самого эксцентрика в радиальных насосах с неподвижными цилиндрами. В дальнейшем мы разберём такую конструкцию на реальном примере.

Что касается гидравлических моторов, то многие схемы насосов обратимы, то есть могут использоваться и как насосы, и как моторы. Вот пример объединения аксиально-поршневых мотора и насоса в один компактный блок для бесступенчатого изменения скорости:

Другой пример: с двигателем соединён аксиально-поршневой насос, а с ведущими колёсами пластинчатый гидромотор. В нём ось вращения ротора смещена от оси статора, а лопатки-пластины прижимаются к его стенке под действитем пружин или центробежной силы:

Достоинства и недостатки гидрообъёмных передач
Самое главное достоинство гидропередачи, ради которого её обычно и применяют, это возможность бесступенчатой регулировки. Наклоном шайбы или смещением эксцентрика можно изменять скорость вращения ведомого вала, причём крутящий момент тоже будет соответственно уменьшаться или увеличиваться. Нет никаких ступеней, как в коробке передач, передаточное число изменяется вслед за движением рычага или штурвала. Что касается диапазона скоростей, то и с ним всё, как правило, хорошо. Казалось бы, идеальная трансмиссия: гидромотор соединяется с двигателем, а гидронасосы с ведущими колёсами танка. Для каждой гусеницы отдельно можно задавать какую угодно скорость, плавно входя в повороты. Если танк заехал в говны и сопротивление движению увеличилось, то достаточно снизить обороты гидромотора, подняв крутящий момент.

Но не всё так просто. У гидрообъёмных передач есть, скажем, так, один существенный недостаток и одна важная особенность. Эту особенность нельзя однозначно назвать недостатком, потому что в некоторых случаях она является как раз достоинством. Гидрообъёмные передачи требуют качественного изготовления, ведь они работают с большим давлением и быстро движущимися деталями. При работе с большой мощностью требуется обеспечить адекватное охлаждение масла. Как следствие, использовать гидрообъёмный привод в качестве полноценной танковой трансмиссии крайне затруднительно. Вернее, сделать-то его можно, но сразу возникнут вопросы к цене, сложности изготовления, охлаждению и, самое главное, к надёжности. Кроме того, гидрообъёмные трансмиссии хоть и позволяют бесступенчато изменять крутящий момент и скорость в широком диапазоне, но они не делают этого автоматически, без участия человека. Наоборот, гидротрансформаторы сами приспосабливаются к условиям движения, используя мощность оптимальным образом.

Именно поэтому в настоящее время стандартом в танкостроении стала связка гидротрансформатора с планетарной коробкой передач. Но и для гидрообъёмных передач нашлись свои области применения. Они давно и с успехом используются в приводах поворота башни. Вот простая для понимания схема:

Пластинчатый гидромотор регулируется смещением статора вверх или вниз. Наводчик наклоняет рукоятку поворота и этим смещает гайку вперёд или назад. От её смещения, в свою очередь, зависит и смещение статора. Направлениям вверх или вниз соответствует движение башни по часовой или против часовой стрелки, а скорость поворота зависит от величины смещения. Гидромотор устроен сходным образом, только у него статор зафиксирован неподвижно.

Другая важная область — это двухпоточные механизмы поворота с гидрообъёмным приводом. Они позволяют поворачивать настолько точно, что в танках Char B1 и Strv 103 по горизонтали орудие наводится только с помощью механизма поворота. В настоящее время это лучший тип танковой трансмиссии по управляемости. Но об использовании гидрообъёмных приводов в танковых трансмиссиях мы с конкретными примерами поговорим в следующий раз.

Российский «Гидроход»

П. Першин

Полное название этой машины «Транспортное средство высокой проходимости с полнопоточной гидрообъемной «интеллектуальной» трансмиссией, обеспечивающей бесступенчатый и плавный подвод мощности к колесам». Разработало ее ОАО «Инновационная фирма «НАМИ-Сервис» при активном участии АМО ЗИЛ. Первый «выход в свет» она совершила в конце лета прошлого года, и сразу стала одним из самых интересных экспонатов специализированной выставки автомобилей двойного применения в Бронницах, проходившей в рамках Российского автосалона. Уникальный автомобиль назвали «Гидроход». Его основой послужило шасси ЗИЛ-49061, которое оснастили двигателем легкового автомобиля ЗИЛ-115, оригинальной трансмиссией, кабиной от грузовика ЗИЛ-4331 с новой передней частью и грузопассажирским кузовом, удобным для проведения исследовательских работ.

Прежде, чем познакомиться с опытным автомобилем, попытаемся разобраться, что же такое гидрообъемная трансмиссия и чем же она привлекла внимание создателей «Гидрохода».

Гидрообъемной (или гидростатической) передачей называют сочетание объемного гидронасоса с аналогичным по конструкции гидромотором (одним или несколькими). Первые попытки применить ее в трансмиссии автомобилей относятся к концу XIX века. Однако низкий КПД, высокая стоимость, связанная со сложностью конструкции и необходимостью высокой точности изготовления, большие габариты и вес, трудности, связанные с созданием надежных уплотнителей, заставили отказаться от этой идеи на долгие годы. Однако в последнее время ситуация в корне изменилась: гидрообъемные приводы и трансмиссии стали обычным явлением на бульдозерах, а на автокранах и экскаваторах почти во всех классах просто вытеснили все остальные схемы.

Произошло это в результате усовершенствования конструкций гидрообъемных насосов и гидромоторов, а главным образом – уплотнений в них. Ведь гидравлическая мощность равна произведению рабочего давления на расход жидкости, и если 20 лет назад 200 кг/см2 (бар) казались пределом возможного, то теперь 45–50 МПа (450–500 бар) никого не удивишь. И хотя до серийных автомобилей гидрообъемные передачи еще не добрались, во всех странах ведутся работы по их внедрению в автомобилестроении.

Преимущества гидрообъемных передач по сравнению с традиционными: бесступенчатое изменение передаточного числа трансмиссии в целом в очень широких пределах; возможность замены всех механизмов механической трансмиссии (а не только коробки передач и сцепления) одной-двумя парами «гидронасос–гидромотор»; компоновочные, связанные с возможностью размещения гидромоторов на любом расстоянии от гидронасоса, в результате чего гидромоторы можно располагать непосредственно в колесах; легкость реверсирования передачи и получения одинаковых скоростей при движении автомобиля вперед и назад.

К недостаткам современных гидрообъемных передач следует отнести более низкий, чем у механических передач КПД, и более высокую стоимость изготовления.

Принцип работы простейшей гидрообъемной передачи следующий. Насос, связанный непосредственно с двигателем автомобиля, создает гидростатический напор (отсюда второе название передачи) рабочей жидкости и подает ее по магистральным трубопроводам к гидромотору или моторам, которые преобразовывают его в механическую работу на своем выходном валу (валах). Для исключения кавитационных явлений и пополнения рабочей жидкости, количество которой может уменьшиться из-за утечек, в систему включается специальный насос, подающий жидкость через фильтр и специальные клапаны в магистраль низкого давления, где поддерживается избыточное давление до 10–12 бар (современный аналог запрещенных к употреблению кг/см²). Для ограничения максимального давления в контуре циркуляции предусмотрен редукционный клапан.

В автомобильных гидростатических трансмиссиях могут применяться гидрообъемные агрегаты разных типов: шестеренные (винтовые), лопастные (шиберные) и поршневые (радиально- или аксиально-). Для регулирования числа оборотов ведущих колес автомобиля и подводимого к ним крутящего момента при постоянном режиме работы двигателя может использоваться изменение производительности насоса, установка регулируемого гидромотора, или одновременно и то, и другое. Проще всего изменять производительность насоса. В этом случае при постоянной мощности двигателя между скоростью автомобиля и моментами на ведущих колесах существует гиперболическая зависимость, обуславливающая наилучшие динамические качества автомобиля.

Специалисты КБ компании «НАМИ-Сервис» под руководством главного конструктора Евгения Игнатьевича Прочко, ученика Виталия Андреевича Грачева, с 70-х годов активно работающего с автомобильными гидрообъемными трансмиссиями, реализовали идею гидропривода на трехосном вездеходе, справедливо считая, что на многоосных машинах повышенной проходимости недостатки такой системы будут наименее заметны, а преимущества станут максимально ощутимы.

На шасси вездехода ЗИЛ-49061 с 270-сильным бензиновым мотором установили три западногерманских аксиально-поршневых насоса регулируемой производительности (реверсивных и обратимых) с электропропорциональной системой управления.

Насосы, развивающие максимальное рабочее давление 43 МПа. Их максимальная частота вращения – 2 850 мин^-1 – обеспечивает силовой диапазон регулирования, равный 5,375. Насосы связаны с двигателем через согласующий раздаточный одноступенчатый редуктор с косозубыми цилиндрическими шестернями и передаточным отношением 1,414. Напор рабочей жидкости от насосов передается шести гидромоторам приводов колес, работающим при частоте вращения до 4 590 мин^-1 и обеспечивающим диапазон регулирования 4,425. Они также имеют свои одноступенчатые редукторы, снабженные зубчатой муфтой для отключения их от бортовых передач. Передаточное число редукторов – 1,483, передаточное число бортового редуктора – 2,091, колесного редуктора – 4,273. Гидромоторы тоже западногерманского производства. Они также являются регулируемыми и обратимыми, и снабжены электропневмопропорциональной системой управления.

Управляет работой гидронасосов и гидромоторов электронная система, без какого-либо вмешательства водителя, работа которого предельно упрощается.

Гидрообъемная трансмиссия с суммарным силовым диапазоном регулирования 23,8 позволила повысить проходимость и тягово-динамические свойства автомобиля ЗИЛ-49061, увеличила среднюю эксплуатационную скорость при движении по местности. Максимальная скорость «Гидрохода» достигает 82 км/ч (минимально устойчивая 0,9 км/ч). Улучшилась топливная экономичность вездехода. Причина кроется в лучшем использовании мощности двигателя.

«Гидроход» отличается также снижением уровня разрушающего воздействия на почву и растительный покров. Испытания опытного образца будут продолжены.

Please enable JavaScript to view the comments powered by Disqus.

Tractor Science: гидростатическая трансмиссия

Tractor Science: гидростатическая
Трансмиссия

По
Norman Ng

Трансмиссия
позволяет увеличить мощность двигателя и управлять им для привода вашего трактора
вперед и назад. Это удивительное устройство, которое превращает ваш трактор в трактор.
Эта статья посвящена конкретному типу трансмиссии: гидростатической.
Передача инфекции. Мы собираемся использовать Sundstrand Series 15 Type U в качестве
пример. Эта трансмиссия использовалась на садовых тракторах Cub Cadet в качестве
а также многие другие тракторы и транспортные средства.

Гидростатическая
Трансмиссия позволяет трактору преобразовывать механическую энергию в гидравлическую.
а затем обратно к механической энергии. Это позволяет бесконечно изменять
изменение скорости вперед и назад и делает нашу трансмиссию меньше
не жертвуя силой. Давайте взглянем на науку, стоящую за тем, что делает
работа гидростатической трансмиссии.

Принципы работы гидравлической системы:

Чтобы понять, как
Гидростатическая трансмиссия работает, нам нужно сначала понять основные
характеристики жидкостей:

• Жидкости не сжимаются
• Жидкости не имеют формы
• Жидкости передают давление во всех направлениях и
  имеют равную силу на все перпендикулярные поверхности

Гидростатическая
трансмиссия перемещает масло по замкнутому контуру, чтобы вращать двигатель в обоих
направления. Поскольку жидкости не имеют формы, мы можем манипулировать ими и направлять их.
легко. Так как они не могут сжиматься и передавать равную силу всем
перпендикулярных поверхностей, мы можем использовать его, чтобы умножить входную силу и преобразовать ее
в большую выходную силу.

Скорость передачи на выходе
зависит от скорости потока масла. Это измеряется в
галлонов в минуту (GPM).

Направление выхода вашей передачи
зависит от направления подачи масла.

Мощность вашей передачи
зависит от давления масла.

Чем быстрее
масло перекачивается с одной стороны трансмиссии на другую, тем быстрее
трактор движется, и чем выше давление, тем сильнее он поворачивается.

Преимущества гидростатического
Трансмиссии:

• Простота использования. Рычагов для переключения нет, нет
  муфты вдавить. Просто переместите один рычаг управления и все.
• Бесступенчатая регулировка. Вы можете изменить любой
  изменение скорости движения вперед от 0 до полной.
• Компактный размер. Поскольку нет зависимости от
  наборы шестерен для увеличения крутящего момента или изменения направления, трансмиссия намного
  меньше.
• Гидростатическая трансмиссия применяет крутящий момент
  плавно и эффективно.

Вот ключ
компонентов гидростатической трансмиссии

Корпус трансмиссии

Корпус удерживает все компоненты на месте и
имеет проходы для перемещения масла от насоса к двигателю и обратно в закрытом
схема.

Нагнетательный насос

Нагнетательный насос подает начальное масло
давление и заполняет корпус и контуры маслом. Нагнетательный насос также
обеспечивает поток масла для вспомогательных гидравлических портов.

Первичный вал

Первичный вал принимает мощность от двигателя и
вращает нагнетательный насос и аксиально-поршневой насос в трансмиссии.

Аксиально-поршневой насос

Этот насос является сердцем вашей гидростатической системы.
передача инфекции. Он вращается входным валом и содержит поршни, которые
перекачивайте масло к гидравлическому двигателю на другом конце трансмиссии.

Маслоканалы

Каналы полые в корпусе
которые соединяют поршневой насос с поршневым двигателем.

Клапаны сброса давления

Клапаны сброса давления являются альтернативой
путь для потока масла, когда давление масла достигает заданного значения.
Клапан сброса давления содержит пружину, которая удерживает тарелку на месте для предотвращения
масло через него не течет. Когда давление масла в состоянии преодолеть
давление пружины, клапан открывается, позволяя маслу пройти через него. Сандстранд
Трансмиссия имеет предохранительный клапан и в некоторых случаях
встроенный в него редукционный клапан.

Аксиально-поршневой двигатель

Этот двигатель приводит в движение выходной вал как
результате протекания масла через него.

Перекосная шайба

Перекосная шайба изменяет рабочий объем
поршневой насос. Это достигается изменением угла по отношению к поршням. Этот
позволяет поршням в насосе перекачивать больше масла, меньше масла и менять направление.
Чем больше угол наклона шайбы, тем длиннее ход поршня.
подает в двигатель больший объем масла. Чем выше громкость, тем быстрее
мотор идет. Когда автомат перекоса идеально параллелен поршням,
нет помпового действия. Весь блок цилиндров просто вращается вместе с первичным валом.
Без подкачки коробка передач находится в нейтральном положении. Когда наклонная шайба
наклонены в другую сторону, поршни вращаются назад, нагнетая масло в
реверс, заставляя двигатель вращаться в противоположном направлении.

Обратные клапаны

Обратные клапаны удерживают масло в замкнутом контуре
петля между насосом и двигателем. Они могут отключаться либо автоматически, либо
вручную, чтобы сбросить давление масла и трактор можно было толкать.

              

                  Аксиально-поршневой насос                              Загрузочный насос                                                                                           Перекосная шайба

Теперь, когда мы знаем, как
гидростатическая трансмиссия использует свойства масла для создания мощности, и что
делает каждый основной компонент трансмиссии, давайте проследим путь масла и
проверить, как все это работает вместе. (см. рисунок)

Масло начинается в
резервуар, который является корпусом заднего дифференциала на Cub Cadet Garden
Трактор. Когда двигатель работает, он вращает приводной вал. Приводной вал
соединен с входным валом, который вращает как нагнетательный насос, так и осевой
поршневой насос. Нагнетательный насос всасывает масло через масляный фильтр в
случай трансмиссии. Масло поступает в картер и в маслозамкнутый контур.
проходы.

Как оператор
перемещает рычаг управления коробкой передач, наклонная шайба меняет угол и вызывает
поршни входить и выходить из поршневого цилиндра при его вращении.
возвратно-поступательное движение поршней заставляет масло циркулировать через масло
каналы и в аксиально-поршневой двигатель. Так как двигатель настроен против
фиксированный угол, поршни заставляют двигатель вращаться, поскольку он выталкивает масло обратно в
насос. Двигатель соединен с выходным валом, который вращает большую шестерню.
в дифференциале и мощность передается на задние колеса.

Надеюсь на это
Статья поможет вам понять внутреннюю работу гидростатической системы вашего Cub Cadet.
передача инфекции. Обладая этими знаниями и пониманием, мы можем продолжать
любимые тракторы в отличном рабочем состоянии для нового поколения малых
любители тракторов.

Спасибо за
Спасение тракторов,

— Norman, iSaveTractors

7 сентября 2017 г.

Понимание и устранение неисправностей гидростатических систем

Гидростатические приводы используются в различных приложениях во всех отраслях промышленности. Их иногда называют гидростатическими трансмиссиями. В любое время, когда необходимо привести в действие один или несколько гидравлических двигателей с переменной скоростью и возможностью двунаправленного движения, часто используется гидростатический привод.

Общие области применения включают конвейеры, бревенчатые краны, мобильное оборудование, центрифуги, химические мойки и строгальные станки. Гидростатические приводы являются одними из наименее изученных систем, поскольку многие компоненты расположены на узле гидростатического насоса или внутри него.

Схема типичного гидростатического привода показана на рис. 1. Двунаправленный насос переменной производительности управляет направлением и скоростью гидравлического двигателя. Этот тип привода обычно называют замкнутой системой. Обратите внимание, как два порта насоса гидравлически связаны с двумя портами на двигателе, образуя замкнутый контур.


Рис. 1. Типовой гидростатический привод

Главный насос

Насос поршневого типа всегда используется в гидростатической системе. Объем насоса может варьироваться от нуля до максимального объема. На рис. 2 качающаяся шайба насоса находится в вертикальном положении, что означает, что производительность насоса составляет ноль галлонов в минуту (GPM). Автомат перекоса приводится в движение двумя внутренними цилиндрами, которые управляются отдельным клапаном или ручным рычагом.

Для перемещения гидравлического двигателя вперед (Рисунок 3) нижний цилиндр выдвигается, наклоняя наклонную шайбу и направляя жидкость через отверстие «А». Затем поток масла направляется к двигателю для вращения вала. При вращении вала масло, вытекающее из двигателя, возвращается к отверстию «В» на насосе. Этот порт будет действовать как порт всасывания в этом направлении.

Чтобы запустить двигатель в обратном направлении, верхний цилиндр выдвигается, позволяя наклонной шайбе поворачиваться в противоположном направлении (Рисунок 4). В этом случае порт «В» будет служить портом нагнетания, а порт «А» будет портом всасывания. Величина наклона наклонной шайбы в каждом направлении будет определять поток от насоса.

Нагнетательный насос

Загрузочный насос установлен на заднем конце основного насоса. Иногда его называют подкачивающим насосом. В некоторых случаях нагнетательный насос располагается внутри основного узла насоса. Объем нагнетательного насоса обычно составляет 10-15 процентов от объема основного насоса. Когда основной насос находится в режиме холостого хода, объем подкачивающего насоса предварительно заполняет порты «А» и «В» жидкостью.

Давление будет продолжать расти в обоих портах до тех пор, пока не будет достигнута настройка предохранительного клапана. Сброс нагнетательного насоса обычно устанавливается в пределах 200-300 фунтов на квадратный дюйм (PSI). Как только будет достигнуто положение пружины клапана, объем нагнетательного насоса будет поступать через предохранительный клапан нагнетательного насоса в корпус насоса. Затем масло возвращается в бак через сливную линию картера.

Задачей подкачивающего насоса является подача подпиточной жидкости в систему во время работы. Между поршнями и цилиндром в насосе и двигателе имеются жесткие допуски. Это означает, что часть масла внутри насоса и двигателя будет обходить поршни и стекать обратно в бак через сливные линии картера.

Из-за этого байпаса из двигателя вытекает меньше масла, чем на самом деле требуется основному насосу. Подпиточный насос будет подавать подпиточное масло через обратный клапан, предотвращая кавитацию в насосе. Нагнетательный насос также используется для подачи масла в подпружиненные цилиндры для работы основного насоса.

Предохранительный клапан нагнетательного насоса

Предохранительный клапан нагнетательного насоса обеспечивает путь потока для возврата избыточного объема насоса в бак в режиме холостого хода. Предохранительный клапан обычно устанавливается на подкачивающем насосе или рядом с ним. Выходной поток этого предохранительного клапана обычно перенаправляется в корпус насоса, где он возвращается в бак через дренажную линию корпуса основного насоса.

В системе, показанной на рис. 2, настройка предохранительного клапана определяет давление в системе в режиме холостого хода. Это давление обычно составляет 200-300 фунтов на квадратный дюйм. В системах, в которых используется челночный клапан горячего масла, челночный предохранительный клапан определяет давление на нижней стороне контура при вращении двигателя.

Обратные клапаны подпитки

Подпиточные обратные клапаны обеспечивают свободный поток от нагнетательного насоса к стороне низкого давления контура. В то же время масло со стороны высокого давления перекрывается противоположным обратным клапаном со стороны низкого давления. Доступ к обратным клапанам обычно осуществляется после снятия нагнетательного насоса.


Рисунок 2. Основной насос в режиме холостого хода


Рис. 3. Движение двигателя вперед


Рис. 4. Движение двигателя задним ходом

Предохранительные клапаны Crossport

Предохранительные клапаны Crossport ограничивают максимальное давление в системе. Если двигатель механически заглохнет, предохранительный клапан на стороне высокого давления откроется и сбросит жидкость обратно на сторону низкого давления контура, защищая двигатель от избыточного давления. Клапаны также поглощают скачки ударов в системе. Для лучшего поглощения скачков давления клапаны обычно монтируются как можно ближе к двигателю. В зависимости от системы клапаны могут располагаться на насосе, смонтированном в отдельном блоке или на гидромоторе.

Клапаны обычно настроены на давление от 200 до 400 фунтов на квадратный дюйм выше максимального рабочего давления. Некоторые приводы могут иметь блокировку максимального давления, которая работает аналогично компенсатору насоса. Когда достигается настройка переопределения давления, объем насоса уменьшается почти до нуля галлонов в минуту. Насос будет подавать ровно столько масла, сколько необходимо для поддержания настройки коррекции давления. В этих системах коррекция давления устанавливается ниже настроек перепускного предохранительного клапана.

Гидравлический мотор

Скорость и направление вращения двигателя определяются гидравлическим насосом переменной производительности. Максимальное давление на двигатель регулируется настройками поперечного предохранительного клапана. Поток слива картера двигателя должен быть проверен и записан для будущих целей устранения неполадок. В системах с челночными клапанами горячего масла порт бака челночного предохранительного клапана иногда подключается к сливной линии картера гидравлического двигателя. В этих системах проверка потока дел не дает точного указания на обход. Это происходит потому, что избыточный поток в системе будет сочетаться с перепуском в гидравлическом двигателе.

Управление насосом

Наиболее распространенный способ изменения объема насоса — механическое соединение или сервоклапан. Механическое управление осуществляется с помощью троса или другого механического соединения. В некоторых случаях механическое соединение переключает клапан насоса, который подает масло к подпружиненным цилиндрам внутри насоса. В других случаях механическое управление подключается непосредственно к автомату перекоса.

Оператор перемещает джойстик или ножную педаль, чтобы привести в действие насос. Количество галлонов в минуту, которое подает насос, прямо пропорционально количеству перемещений джойстика или педали. Направление потока насоса и, следовательно, вращение гидравлического двигателя определяются направлением перемещения педали или джойстика. Если насос подает жидкость, когда джойстик или педаль находятся в центре, возможно, потребуется отрегулировать механическое соединение.

Большинство гидростатических приводов в промышленности используют сервоклапан или пропорциональный клапан для управления главным насосом. Специальный клапан обычно устанавливается на корпусе насоса. Клапан управляется входным сигналом в ламповый усилитель (обычно положительное и отрицательное напряжение постоянного тока).

Входной сигнал может поступать от потенциометра, джойстика или программируемого логического контроллера (ПЛК). Положительное напряжение обычно смещает клапан в положение «А» (прямые стрелки), а отрицательное напряжение смещает его в положение «В» (перечеркнутые стрелки).

На рис. 1 сервоклапан смещен в положение «А», чтобы направить масло от нагнетательного насоса к подпружиненному цилиндру для перемещения наклонной шайбы насоса. Когда автомат перекоса перемещается пропорционально величине смещения золотника сервоклапана, механическая обратная связь блокирует поток масла из сервоклапана. После этого качающаяся шайба насоса перестанет двигаться и будет поддерживать выбранный объем.

Чтобы изменить направление потока из насоса, на усилитель подается отрицательное напряжение постоянного тока (DC). Затем клапан пропорционально переместится в положение «В» и подаст жидкость через противоположный порт, чтобы реверсировать двигатель.

При отсутствии электрического сигнала на клапан выходной объем насоса должен быть равен нулю галлонов в минуту. Если гидравлический двигатель дрейфует, необходимо либо отрегулировать центрирующие пружины на цилиндрах, либо обнулить клапан.

Поток масла к клапану фильтруется неперепускным элементом с размерами от 3 до 10 микрон. Большинство сервоклапанов также содержат небольшой пилотный фильтр с рейтингом от 100 до 200 микрон. Если какой-либо из фильтров забит, насос будет работать очень медленно или вообще не будет работать.

Челночный клапан горячего масла и предохранительный челночный клапан

Одним из недостатков гидростатических приводов является то, что большая часть масла остается в контуре и не возвращается в резервуар для охлаждения. Один из способов вернуть часть масла обратно в бак — использовать челночный клапан горячего масла. Назначение этого клапана состоит в том, чтобы направить часть потока, выходящего из двигателя, через охладитель перед возвратом в бак.

Когда двигатель вращается в прямом направлении, челночный клапан смещается, так что масло на стороне всасывания контура направляется к предохранительному челночному клапану. Подкачивающий насос будет подавать на сторону всасывания насоса больше масла, чем необходимо для компенсации байпасирования внутри основного насоса и двигателя.

Это приводит к тому, что давление повышается до настройки сброса челночного клапана (150-220 фунтов на квадратный дюйм). Затем откроется челночный предохранительный клапан и направит небольшое количество масла, которое вытекает из двигателя через охладитель и обратно в бак. Настройка пружины предохранительного клапана челнока определяет давление на стороне низкого давления контура. Хотя не во всех системах используются челночные клапаны, они настоятельно рекомендуются для снижения нагрева в системе.

Важно, чтобы давление предохранительного клапана челночного типа было установлено ниже давления предохранительного клапана подкачивающего насоса. Если установлено большее значение, избыточная жидкость подкачивающего насоса будет постоянно сбрасываться через предохранительный клапан подкачивающего насоса, минуя охладитель. Это может привести к перегреву системы. Челночный клапан горячего масла и предохранительный клапан обычно крепятся болтами к гидравлическому двигателю. Они также могут быть установлены в отдельном блоке вместе с перепускными клапанами.

Проточные фильтры

Жидкость в гидростатическом контуре постоянно циркулирует, за исключением потока масла через челночный предохранительный клапан. Наилучшее устройство фильтра — фильтровать жидкость в обоих направлениях с каждой стороны контура. Если фильтрация не выполняется в обоих направлениях, при отказе насоса загрязнения из насоса могут попасть прямо в двигатель или наоборот.

Фильтры, показанные на рис. 1, фильтруют масло, поступающее в двигатель. Если элемент загрязнится, масло будет течь через подпружиненный перепускной обратный клапан. Масло, вытекающее из двигателя, будет проходить через обратный клапан без пружины. Фильтры должны иметь визуальные или электрические индикаторы, указывающие на загрязнение элементов.

Всасывающий фильтр нагнетательного насоса

Этот фильтр очищает масло от бака до всасывающего патрубка нагнетательного насоса.